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1、张家界航空工业职业技术学院 毕业设计论文张家界航空工业职业技术学院毕业设计 题目：X6132铣床的数控化改造X6132经济型数控化改造 内容摘要: 利用数控系统改造铣床是提高老设备利用率的一种重要手段。改造后的数控铣床，不仅适合加工椭圆弧面和凸轮曲面，而且大大地减轻了工人的劳动强度。本文介绍了一种用单片机控制伺服电机的X6132万能升降台铣床的工作台的数控改造的半闭环控制系统设计方案。改造后的机床能利用微型计算机来控制直流伺服电机，驱动工作台进行X、Y、Z三个方向的进给运动，从而实现二轴联动，该半闭环控制数控系统由测速发电机来反馈伺服电机的速度，同时由感应同步器来反馈滚珠丝杠的角位移量，具有机
2、床自动进给的功能。该系统可实现直线插补和圆弧插补，数控加工按轮廓编程，能自动适应刀具尺寸的变化。 关键词： 数控改造 X6132 半闭环控制 X6132 Economic Transformation NC Abstract: It is implement the rebuilding of general machines to NC machines,it could increase work efficiency of old equipment. Rebuilt NC machines,not only process the oval of Arc-shaped face and
3、 the oval curved face,but also meanwhile alleviated the workers labor strength consumedly.This text introduced a kind of all-powerful working panel lifter in X6132 miller that use the half that the number of the work set of the single servo electrical engineering in control in a machine control refo
4、rms to shut the wreath control system design project. Rebuilt NC machines making use of the microcomputer controls servomotors, the three axes in the X、Y、Z plane enters to reforms to sport mutually control with the servo electrical engineering in direct current, realize the two stalks contacting mov
5、e, this half closed-loop control system makes the tachogenerator to feed back the servomotors speed and the respond synchronous machine feed back the ball screw-bars angular displacement, and designed to realize the machine bed enters automatically to of the number controls the device, the numeral c
6、ontrol system adopts the half closed-loop control .The servo electrical engineering drives, can realize the straight line put to repair and put to repair with the arc. The number controls to process to press outline plait distance procedure but can adapt to the variety that knife have size.Key Word:
7、 numerization rebuilding X6132 the half closed-loop control目 录前 言11正 文161.总体设计方案的设计161.1原来的X6132普通升降台铣床的用途161.2总体设计任务161.3总体设计方案161.4、主传动系统的改造191.4.1电气部分的改造191.4.2机械部分的数控化改造191.5给传动系统的改造191.5.1改造设计要求191.5.2进给传动系统的改造方案201.6.数控系统的硬件与软件设计211.7.改造后的布局及功能232.控制系统的硬件设计232.1单片机的选择242.1.1 CPU的比较和选用242.1.2存储
8、芯片的选择262.1.3 I/O接口芯片262.1.4越界报警和急停电路272.2伺服电机的驱动272.2.1光电耦合电路282.2.2PWM功率放大器电路292.3检测装置332.3.1测速发电机332.3.2感应同步器342.4实现机床自动进给的数控装置352.4.1自动进给数控装置框图352.4.2总电路图352.4.3单元电路363.软件部分的系统设计383.1数控系统软件功能的实现383.2数控系统的软件设计413.2.1系统初始化413.2.2 工作方式选择413.2.3机床控制413.3数控系统的软件设计举例423.3.1 A/D转换电路的程序设计423.3.2显示器显示程序44
9、4.总 结45第 37 页 共 47 页前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物
10、资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。1. 数控技术的产生和发展数控技术是机械加工技术、微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制等多种学科的集成，是一门新兴技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：机械制造技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；伺
11、服驱动技术；传感器技术；软件技术等。该新技术主要是研究更好的具有高效率、高精度、高自动化、高可靠性的设备数控机床，能满足各种加工要求，提高生产率、改善产品质量、增加经济效益。数控技术从发明到现在，已有近50年的历史。按照电子器件的发展可分为5个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模IC数控，微处理器数控；数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。机械制造商可以在该开放系统的平台上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。目前，PC数控系统的体系结构主要有以下几种形式：(1)专用数控加PC前端的复合式结构这类系统的设计思想是将通用PC专用NC通过高速信息交换通道连接到一起组成一复合式数控系
12、统。(2)通用PC加实时控制单元的递阶式结构其设计思想是利用PC机作为数控系统软硬件平台，在其标准总线上直接连接实时控制单元(将实时控制板卡插入总线插槽中)而组成完整的数控系统。(3)数字化分布式结构其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与PC数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。 2.国内外数控技术的发展状况 我国数控技术起步于1958年，经过近50年的发展，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了10。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到
13、，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下： a.技术水平上，与国外先进水平大约落后1015年，在高精尖技术方面则更大。 b.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 c.可持续发展的能力
14、上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。 3. 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。(1)高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周
15、期和提高市场竞争能力。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 (2) 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等
